Klemmbackenvorrichtung an einer Verpackungsmaschine
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Klemmbackenvorrichtung an einer Verpackungsmaschine zur fortlaufenden Herstellung eines ununterbrochenen Stranges von Verpackungen, die durch Querpressen bzw. Querversiegeln eines aus einer siegelfähigen Folie hergestellten, biegsamen Schlauches gebildet werden.
Stellt man Verpackungen aus einem Schlauch her, indem man letzteren mittels bekannter Einrichtungen an Stellen zusammenpresst, die in bestimmten Abständen voneinander quer zur Längsachse des Schlauches liegen, so ist es oft schwierig, einen tatsächlich dichten Querverschluss zu erhalten, weil besonders wenn der Schlauch aus Fasermaterial hergestellt und auf der Innenseite mit einem undurchlässigen, unter Wärmeeinwirkung verschliessbaren Überzug, z. B. einem plastischen Material versehen ist, feine Kanäle im Querverschluss auftreten können.
Bei den bekannten Einrichtungen arbeitet eine Gegendruckbacke mit unnachgiebiger Druckfläche gegen eine beheizte Klemmbacke. Besteht nun der Schlauch aus Fasermaterial, so sind Abweichungen in der Wandstärke des Schlauches wegen der Fasern im Material unvermeidbar. Der einseitige plastische Überzug ändert diese Situation nicht wesentlich. Selbst bei zweiseitig eingebettetem Fasermaterial überträgt sich der Anpressdruck durch die geringere Zusammendrückbarkeit der Fasern gegen über dem plastischen Material nicht gleichförmig.
Wenn zwei Klemmbacken den Schlauch zwischen sich zusammenpressen und dabei der plastische Überzug gleichzeitig erhitzt wird, werden die Stellen der Zone, an denen Fasern liegen, einem höheren Druck ausgesetzt bzw. stärker erhitzt als die übrigen Stellen. Wenn bei entsprechendem Druck lange und stark genug erwärmt wird, wird von den Stellen, an denen Fasern liegen, der plastische Überzug zu den übrigen Stellen, die dem Druck etwas später ausgesetzt und ausserdem kürzere Zeit als diese erhitzt werden, weggedrückt werden. Diese örtliche Verlagerung des plastischen Materials wird im Querverschluss genau so wie der unterschiedliche Anpressdruck feine Kanäle entstehen lassen, die Undichtigkeiten in der fertigen Verpackung verursachen.
Die Nachteile einer unnachgiebigen Druckfläche bei der Gegendruckbacke treten noch deutlicher in Erscheinung, wenn der zu bearbeitende Schlauch eine Längsnaht aufweist, in der die Schlauchwand wenigstens doppelt liegt. In diesem Falle überschreiten die Stärkeabweichungen innerhalb der zusammengepressten Zone bereits bei weitem eine nur mikroskopische Grössenordnung.
Zur Beseitigung der erwähnten Nachteile sind bereits Gegendruckbacken vorgeschlagen worden, bei denen die wirksame Druckfläche zur Anpassung der Druckverteilung zwischen ihren sämtlichen Punkten als ein elastisch verformbares, in einer Nut angeordnetes Einsatzstück ausgebildet ist, dessen Dicke grösser als die jeweilige Nuttiefe in der Backe ist.
Eine Gegendruckbacke dieser Bauart gewährt jedoch bei dem erwähnten Verpackungsverfahren keineswegs einen ausreichenden Druck ausgleich. Der Grund dafür ist, dass das Einsatzstück unter Einwirkung des Arbeitsdruckes sich in seiner Längsrichtung ausdehnen kann, was eine Verminderung des gewünschten Druckausgleiches an den Enden der Druckfläche des Einsatzstückes hervorruft. Ein absoluter Druckausgleich kann nur unter Verwertung der Prinzipien einer hydraulischen oder pneumatischen Kraftübertragung verwirklicht werden. Weder hydraulische noch pneumatische Vorrichtungen konventioneller Bauart können aber mit angemessenem Aufwand zwischen zwei miteinander zusammenwirkenden Klemmbacken vorgesehen werden, und man muss aus praktischen Gründen darauf verzichten.
Die Erfindung bezweckt nun, in einfacher Weise eine Art Hydraulik zu schaffen, die die funktionellen Vorteile der konventionellen Hydraulik aber keine deren konstruktiven Nachteile hat. Wenn nämlich die Backennut an den Enden des Einsatzstückes derart geschlossen wird, dass das Einsatzstück unter der Einwirkung des Arbeitsdruckes sich in der Längsrichtung der Nut nicht ausdehnen kann, wird die elastische Nachgiebigkeit des Einsatzstückes einen etwa dem hydraulischen Druckausgleich ähnlichen Druck zwischen allen Punkten entlang der Arbeitsfläche des Einsatzstückes bewirken. Eine Voraussetzung ist dabei, dass das Einsatzstück mit verhältnismässig grossem Spiel in die Nut eingelegt wird, da bei fester Einspannung die für den erstrebten Druckausgleich erforderliche innere Bewegung des elastischen Materials behindert ist.
Damit dabei das Einsatzstück ausreichend festgehalten ist, muss die Nut mit einem sich verjüngenden Querschnitt ausgebildet werden.
Weil das Material des Einsatzstückes eine im Verhältnis zum Backenmaterial geringere Abnützungsfestigkeit aufweist und das unbelastete Einsatzstück mit einem Teil aus der Backe hervorragt, muss die Nut einen gewissen Expansionsraum für den überstehenden Abschnitt des Einsatzstückes aufweisen, da das Einsatzstück während des Arbeitsvorganges sonst entlang der oberen Kante der Nut abgenutzt wird.
Die erwähnten Nachteile der bekannten Klemmbackenvorrichtungen, sowie andere damit in Verbindung stehende Mängel sollen also durch die Erfindung dadurch beseitigt werden, dass das elastische Einsatzstück in eine an beiden Enden geschlossene Schwalbenschwanznut der Gegendruckbacke eingepasst ist und dass die den Nutseitenwänden entsprechenden Seitenflächen des Einsatzstückes stärker zur Senkrechten geneigt sind als die Nutseitenwände, damit eine Abnutzung des Einsatzstückes entlang der Oberkante der Breitseitenwände verhütet und eine bessere Ausnützung der elastischen Eigenschaften des Einsatzstückes gewährleistet wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Gegendruckbacke der Klemmbackenvorrichtung in einer zur Arbeitsrichtung senkrechten Richtung, wobei gewisse Teile der Backe weggeschnitten sind;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Backe nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines elastisch verformbaren Einsatzes, der die Druckfläche der in Fig. 1 und 2 gezeigten Gegendruckbacke bildet.
Die gezeigte Backe ist an sich bekannt und weist einen Körper 1 von annähernd T-förmigem Seitenschnitt, zwei Flügel 2 zum Formen der Paketwand und eine Gegendruckplatte 3, 4 auf, die von den Flügeln 2 am freien Stirnrand des Stegteils des Körpers 1 gehalten wird. Die Gegendruckplatte 3, 4 ist im Querschnitt abgestuft, wobei zwei Längsabsätze 5 zum Abstützen der Flügel 2 zwecks Befestigens der Platte 3, 4 gebildet werden. Um letztere an einer seitlichen Verschiebung längs des Stegteils des Körpers 1 zu verhindern, kann letzterer mit einer Ausnehmung zur Aufnahme der Gegendruckplatte 3, 4 versehen sein, oder die Flügel 2 können absatzartige Teile 6 zum Überlappen des Backenkörpers 1 und Hintergreifen der Enden der Gegendruckplatte 3, 4 aufweisen.
Die hier zu beschreibende Gegendruckplatte 3,4 ist in der Arbeitsrichtung gemäss dem Arbeitsdruck der Backe nachgiebig verformbar. Beim gezeigten Beispiel der Gegendruckplatte 3, 4 ergibt sich dieses Merkmal durch die Tatsache, dass die Gegendruckplatte einen annähernd steifen Körper 3 und einen elastisch deformierbaren Einsatz 4 (Fig. 3) gleicher Länge aufweist, der die Arbeitsfläche der Gegendruckplatte bildet. Die Oberseite des Körpers 3 der Gegendruckplatte weist eine schwalbenschwanzförmige Nut 7 zur Aufnahme des z. B. aus Gummi oder dergleichen bestehenden Einsatzes 4 auf.
Das Profil des Einsatzes 4 entspricht demjenigen der Schwalbenschwanznut 7, um in dieser festgehalten zu werden, aber seine Längsränder 8 haben einen kleineren Anzug als die entsprechenden Seitenwände der Nut 7, so dass der Einsatz 4 im unbelasteten Zustand diese Seitenwände nur längs des Bodens der Nut 7 berührt. Im unbelasteten Zustand ragt der Einsatz 4 etwas über den Körper 3 der Gegendruckplatte hinaus, so dass seine freie Oberseite 9 die eigentliche Druckfläche der Gegendruckplatte 3, 4 bildet.
Die absatzförmigen Teile 6 der Backenflügel 2 können auch durch separate Stücke ersetzt werden und legen sich gegen die entsprechenden Enden der Gegendruckplatte 3, 4 wenigstens längs deren ganzen aktiven Oberfläche, wenn die Gegendruckplatte unter Druck ist. Diese Teile 6 können über die Oberseite des Körpers 3 der Gegendruckplatte um einen gewissen Betrag hinausragen, der aber kleiner ist als die zwischen den beiden Backen zusammengedrückte Naht, damit letztere vollständig zusammengedrückt werden kann, aber doch ausser Betrieb eine schmale Lücke zwischen zwei zusammenarbeitenden Backen belässt.
Beim Zusammenkneifen eines Schlauches aus einseitig mit Plastik kaschiertem Papier oder dergleichen zwischen einer mit einer Gegendruckplatte 3, 4 versehenen Backe und einer zweiten Backe mit einer entsprechenden, annähernd unnachgiebigen Druckfläche, z. B. einer erhitzten Druckplatte, wird der Einsatz 4 in dem von der Schwalbenschwanznut 7 und den Absätzen 6 gebildeten Raum elastisch deformiert. Bei Beginn des Zusammenkneifens legen sich die Längsräder 8 des Einsatzes 4 gegen die Seitenwände der Nut 7, während beim weiteren Zusam menkneifen eine Druckverteilung über die Arbeits fläche 9 des Einsatzes eintritt, so dass eine lokale Druckänderung an irgendeinem Punkt auf dieser Fläche 9 an anderen Punkten wieder kompensiert wird. Der Einsatz 4 hat also sozusagen eine < hy- draulische 1 Wirkung.
Damit nun ein Schlauch mit einer Längsnaht von grösserer Dicke als die Schlauchwand ohne Nachteile zwischen einer Druckbacke mit unnachgiebiger Druckfläche und einer Gegendruckbacke mit einer elastisch deformierbaren und den Druck gleichmässig verteilenden Ar beitsfläche zusammengedrückt werden kann, kann die Gegendruckplatte längs dem der Schlauchlängsnaht entsprechenden aktiven Längsrand einen andern aktiven Querschnitt als die übrige Platte aufweisen, d. h. sie kann z. B. abgekantet oder gefast sein. Dies bedingt beim gezeichneten Beispiel, dass der Einsatz 4 bzw. der Körper 3 der Gegendruckplatte 3, 4 entsprechend abgekantete Teile 10 bzw. 11 aufweist.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist der Einsatz 4 die Form eines Stabes von praktisch gleichmässiger Dicke auf, der aus Gummi oder dergleichen besteht.
Zwecks lokalen Beeinflussens der aktiven Elastizität des Einsatzes 4 auf seiner Länge bzw. Breite kann der Einsatz 4 ein lokales Querschnittsprofil aufweisen, das von der Trapezoidform entsprechend abweicht. Die gleiche lokale Beeinflussung der Elastizität kann durch geeignetes Andern des von der Nut 7 und den Absätzen 6 gebildeten Raumes an dem in Frage stehenden Punkt oder Punkten ausgeführt werden.
Wenn beim Zusammendrücken des Schlauches gleichzeitig z. B. eine Flüssigkeit in den gebildeten Paketen eingeschlossen wird, so muss verhindert werden, dass die Druckfläche 9 des Einsatzes 4 durch ihre Längsränder zuerst gegen die Rohraussenseite stösst, damit in der eigentlichen Quernaht keine Flüssigkeit eingeschlossen und die Quernaht dadurch in ihrer Festigkeit beeinträchtigt wird.
Zu diesem Zwecke kann im Boden der Schwalbenschwanznut eine Längsrippe vorgesehen sein, die längs des entsprechenden Teils der Druckfläche 9 eine lokale Druckerhöhung hervorruft, so dass die Flüssigkeit in der in Bildung begriffenen Quernaht herausgedrückt wird.
Der flachere Anzug der Seitenränder 8 des Einsatzes 4 gegenüber den Seitenwänden 7 verhindert den Verschleiss des Einsatzes längs den obern Rändern der Nutenwände und gewährleistet zudem eine bessere Verwertung der elastischen Eigenschaften des Einsatzes 4.